OCT/pulssiulostulon ymmärtäminen

1. Määritelmä ja peruskäsite

OCT-lähtö

• Optinen kytkin, joka tunnetaan myös optoisolaattorina, on OCT-lähdön ydin. Se koostuu infrapunavaloa emittoivasta diodista (LED) ja fototransistorista. Kun sähköinen signaali syötetään optisen kytkimen tulopuolelle, LED lähettää infrapunavaloa. Tämä valo osuu sitten lähtöpuolen fototransistoriin. Fototransistorin johtavuus muuttuu tulevan valon voimakkuuden mukaan. OCT-lähdön yhteydessä fototransistorin sähköistä lähtöä käytetään tiedon välittämiseen. Tämä lähtö voi olla digitaalisen signaalin muodossa, joka on joko korkea tai matala riippuen siitä, palaako LED vai ei. Optisen kytkimen käyttö tarjoaa sähköisen eristyksen tulo- ja lähtöpiirien välille. Tämä eristys on erittäin tärkeää sovelluksissa, joissa tulopuolella voi olla suuria jännite-eroja tai sähköistä kohinaa, joka voisi muuten häiritä tai vahingoittaa herkkää lähtöpuolen elektroniikkaa. Esimerkiksi sähkönjakelujärjestelmässä, jossa valvotaan korkeajännitteisiä sähkösignaaleja, OCT-lähtö voi turvallisesti siirtää tietoa tilasta tai...mittauksetnäiden korkeajännitepiirien kytkeminen matalajännitteiseen ohjaus- tai valvontajärjestelmään ilman sähköisten häiriöiden tai oikosulkujen riskiä.

Pulssilähtö

• Pulssilähtö viittaa erillisten sähköpulssien sarjan syntymiseen. Pulssi on lyhytaikainen muutos sähköisen signaalin tasossa, tyypillisesti matalasta tilasta korkeaan tilaan ja sitten takaisin matalaan tilaan. Näiden pulssien ominaisuudet, kuten niiden taajuus (pulssien lukumäärä aikayksikköä kohti), leveys (pulssin korkean tilan osan kesto) ja amplitudi, sisältävät tietoa. Monissa mittauslaitteissa, kuten virtausmittareissa ja energiamittareissa, mitattava määrä muunnetaan vastaavaksi pulssisignaaliksi. Esimerkiksi vesivirtausmittarissa jokainen mittarin läpi kulkeva vesiyksikkötilavuus voi aiheuttaa yhden sähköpulssin syntymisen. Laskemalla näiden pulssien lukumäärä tietyn ajanjakson aikana voidaan määrittää veden kokonaisvirtaustilavuus. Pulssien taajuus on suoraan verrannollinen virtausnopeuteen, ja suurempi virtausnopeus johtaa suurempaan pulssien taajuuteen.

2. Toimintaperiaatteet

OCT-pohjainen pulssin generointi

• Joissakin järjestelmissä OCT:tä käytetään pulssilähdön tuottamiseen. Esimerkiksi kahden sähköisesti eristetyn alijärjestelmän välisessä digitaalisessa tiedonsiirtoyhteydessä lähettävän puolen mikrokontrolleri voi lähettää sarjan digitaalisia signaaleja. Näitä signaaleja käytetään optisen kytkimen LEDin ohjaamiseen. Kun mikrokontrolleri vaihtaa signaalia korkean ja matalan tilan välillä, LED syttyy ja sammuu vastaavasti. Lähtöpuolen fototransistori tuottaa sitten vastaavan sarjan pulsseja. OCT:n tarjoama sähköinen eristys varmistaa, että lähettävän puolen piirin sähköinen kohina tai jännitetransientit eivät vaikuta vastaanottavan puolen piiriin. Tämä on erityisen hyödyllistä ympäristöissä, joissa on paljon sähkömagneettisia häiriöitä, kuten teollisuuslaitoksissa, joissa on käytössä suuria moottoreita ja muita sähkölaitteita.

Pulssien generointi antureista

• Anturipohjaisissa sovelluksissa pulssilähdön generointiprosessi liittyy havaittuun fyysiseen suureeseen. Esimerkkinä voidaan mainita magneettinen anturi, jota käytetään akselin pyörimisnopeuden mittaamiseen. Anturi on suunniteltu havaitsemaan magneettisten elementtien (kuten akseliin kiinnitetyn hammaspyörän hampaiden) ohitus. Joka kerta, kun magneettinen elementti kulkee anturin ohi, se aiheuttaa muutoksen anturin lähdössä. Tämä muutos sitten muokataan ja muotoillaan pulssiksi. Näiden pulssien taajuus liittyy suoraan akselin pyörimisnopeuteen. Jos akseli pyörii nopeammin, anturin ohi kulkee enemmän magneettisia elementtejä aikayksikköä kohden, mikä johtaa suurempaan pulssitaajuuteen. Tämä pulssilähtö voidaan sitten lähettää mikrokontrollerille tai muulle ohjauslaitteelle jatkokäsittelyä varten, kuten pyörimisnopeuden laskemiseksi ja näyttämiseksi näytöllä.

3. Sovellukset

Teollisuusautomaatio

• Teollisuuden automaatiojärjestelmissä OCT/pulssilähtöä käytetään laajalti. Esimerkiksi kuljetinhihnajärjestelmässä pulssilähdöllä varustettuja lähestymisantureita voidaan käyttää hihnalla olevien esineiden läsnäolon ja liikkeen havaitsemiseen. Joka kerta, kun esine ohittaa anturin, syntyy pulssi. Ohjelmoitava logiikkaohjain (PLC) voi laskea nämä pulssit kuljetettavien esineiden lukumäärän seuraamiseksi. OCT-lähtöä käytetään, kun näiden antureiden on kommunikoitava PLC:n kanssa samalla, kun ne säilyttävät sähköisen eristyksen ja suojaavat herkkää PLC-piiriä mahdollisilta sähköisiltä kohinalta tai jännitepiikeiltä teollisuusympäristössä.

Energianmittaus

• Sähkö- ja kaasumittareissa pulssilähtö on yleinen ominaisuus. Sähkömittarissa energiankulutus mitataan käytettyjen wattituntien määränä. Mittarin sisäinen piiri muuntaa mitatun sähköenergian pulssisarjaksi. Mitä enemmän energiaa kulutetaan, sitä enemmän pulsseja syntyy. Nämä pulssit voidaan lähettää dataloggeriin tai älykkääseen sähköverkkoon etävalvontaa ja laskutusta varten. Pulssilähdön käyttö yksinkertaistaa tiedonsiirtoprosessia ja mahdollistaa helpon integroinnin muihin järjestelmiin.energianhallintajärjestelmät.

Instrumentointi ja mittaus

• Erilaisissa mittauslaitteissa, kuten oskilloskoopeissa ja taajuuslaskimissa, OCT/pulssilähtöä voidaan käyttää kalibrointiin ja signaalin siirtoon. Esimerkiksi kalibrointilähde voi tuottaa tarkkoja pulssisignaaleja, joilla on tunnetut taajuudet ja amplitudit. Nämä pulssit voidaan lähettää kalibroitavaan laitteeseen OCT-pohjaisen liitännän kautta tarkan mittaustuloksen varmistamiseksi. Taajuuslaskimessa tulosignaali, joka voi olla anturista tai tietoliikenneyhteydestä tuleva pulssijono, lasketaan ja analysoidaan signaalin taajuuden määrittämiseksi.